Was passiert eigentlich, wenn eine chemische Bindung entsteht? [geschlossen]

Lassen Sie uns zunächst einige Grundlagen durchgehen,

Orbitale: Orbitale sind die mathematischen Funktionen, die das wellenartige Verhalten entweder eines Elektrons oder eines Elektronenpaars in einem Atom beschreiben. Orbitale können als "Elektronenwolken" betrachtet werden, die um jeden Kern herum existieren.

Wellenfunktion (Ψ): Nach dem De-Broglie-Prinzip kann jedes Teilchen als Welle betrachtet werden. Das Elektron ist keine Ausnahme. Eine mathematische Funktion, die die Wellennatur eines Elektrons in einem Atom beschreibt, wird als Wellenfunktion bezeichnet .

Die Wellenfunktion eines Orbitals erhält man durch Lösen der Schrödinger-Gleichung (für wasserstoffähnliche Ionen):

$$\frac{-h^2}{8\pi m}\left[\frac{\partial^2 \psi}{\partial x^2} + \frac{\partial^2 \psi}{\partial y^2} + \frac{\partial^2 \psi}{\partial z^2}\right]-\frac{Ze^2\psi}{4\pi\epsilon_0r}=E\psi$$

Wo$x$,$y$, Und$z$beziehen sich auf die Koordinaten eines Punktes,$\psi$bezieht sich auf die Amplitude der Wellenfunktion bei$(x,y,z)$,$Z$bezieht sich auf die Ordnungszahl (Anzahl der Protonen) und$E$bezieht sich auf die Energie des Orbitals.$E$lässt sich herausfinden durch:

$$E=\frac{mZ^2e^4}{8\epsilon_0^2h^2n^2}$$

Behalten Sie diese Grundlagen im Hinterkopf.

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Erinnern Sie sich, wie wir das Elektron als Welle betrachteten? Das bedeutet, dass Elektronen den Eigenschaften von Wellen wie Interferenz und Beugung folgen. In solchen Fällen verstärken sich die Elektronenwellen gemeinsam (konstruktive Interferenz), wenn sie das gleiche Vorzeichen haben$\psi$, und heben sich gegenseitig auf (destruktive Interferenz), wenn sie entgegengesetztes Vorzeichen für haben$\psi$

Kommen wir noch einmal auf Ihre Frage „ Wie entsteht eine Bindung “ zurück. Was ist überhaupt eine Bindung? Es ist die Anziehungskraft zwischen zwei Atomen, die sie zusammenhält . Es gibt viele Arten von Bindungen, obwohl ich hier über kovalente Bindungen sprechen werde.

Betrachten wir der Einfachheit halber zwei$\mathrm{p}$-Orbitale, die sich frontal überlappen, um a zu bilden$\sigma$-Bindung.

Der$\mathrm{p}$-Orbitale haben zwei Lappen, von denen einer einen +ve-Wert für hat$\psi$, und der andere Lappen hat einen -ve-Wert von$\psi$. Der Einfachheit halber betrachte ich den +ve-Keulen mit einem "Pfeil nach oben" und den -ve-Keulen mit einem "Pfeil nach unten".

Fall 1: Konstruktive Interferenz

Nehmen wir an, beide Seiten des "Pfeils nach oben" überlappen sich. Dies würde eine konstruktive Interferenz von Orbitalen verursachen und die Elektronendichte zwischen den Kernen erhöhen.

Die Elektronenwolke zieht die beiden Kerne zusammen und gleicht die internuklearen Abstoßungen aus. Dies ist eine stabile Bindung, und das durch die Addition gebildete Orbital wird als bindendes Orbital bezeichnet .

**Fall 2: Destruktive Interferenz

Nehmen wir an, diesmal überschneidet sich der "Pfeil nach oben" mit dem "Pfeil nach unten". Dies würde die Elektronendichte in der Mitte aufheben und an den Rändern erhöhen.

Hier stoßen sich beide Kerne ab, und die äußeren Elektronenwolken fördern dies, indem sie sie weiter wegziehen. Dies ist der Fall einer instabilen Antibindung , und das gebildete Orbital wird als antibindendes Orbital bezeichnet .

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Dies sollte eine ausreichende Information sein. Hinterlassen Sie einen Kommentar, wenn Sie noch etwas brauchen.